Технология термической обработки
Технология термической обработки сортового и калиброванного проката
1
Технология термической обработки сортового проката
Простые профили - это профили общего назначения, сечение которых имеет простую форму: круг, квадрат, шестигранник, прямоугольник. Они служат заготовками для изготовления изделий в машиностроении.
Фасонные изделия - это прокат общего назначения с поперечным сечением в виде: уголка равно- и неравностореннего, швеллера, двутавра и т.д. К фасонным профилям отраслевого назначения относится строительная арматура, буровые штанги и др.
2
Сортовой прокат общего назначения производят диаметром или стороной квадрата от 5…250 мм в прутках длиной 1,5…12 м, или в бунтах (катанка) различной массы из углеродистых и легированных конструкционных сталей, инструментальных углеродистых и легированных сталей, коррозионностойких, жаростойких, жаропрочных и других сталей специального назначения.
Сортовой прокат получают горячей прокаткой с нагревом при 1150…700°С. Это вызывает перегрев заготовок, что ведет к образованию в их структуре грубых выделений избыточных фаз и крупнопластинчатого перлита или сорбита с трооститом.
Цель термической обработки - понижение твердости до НВ 230- 260, чтобы обеспечить последующую обработку резанием или давлением или подготовить структуру к дальнейшей термической обработке, а также для уменьшения внутренних напряжений.
Основными видами термической обработки сортового проката является отжиг и высокий отпуск.
В зависимости от требований нормативной документации к прокату могут регламентироваться следующие параметры:
механические |
свойства, |
величина |
зерна, |
микроструктура, |
макроструктура, прокаливаемость. |
|
3 |
||
Прокат из конструкционных углеродистых сталей с содержанием до 0,3% С и низколегированных (15Х, 20Х и др.), после охлаждения на воздухе с температуры окончания прокатки имеет невысокую твердость и применяется без смягчающей термической обработки.
Высоколегированные конструкционные стали бейнитного и мартенситного класса (Cr-Ni, Cr-Ni-Mo, Cr-Ni-W) при охлаждении после прокатки подкаливаются из-за повышенной устойчивости переохлажденного аустенита в перлитной области и имеют твердость до НВ 500 и выше. Снижение твердости таких сталей достигается высоким отпуском при температурах 660-700 °С с выдержкой 0,45-0,75 ч на 1 т садки. Такая же термическая обработка используется и для конструкционных углеродистых сталей при содержании в них углерода выше 0,3 %.
4
Структура сталей перлитного класса после высокого отпуска представляет собой феррит и смесь пластинчатого перлита с зернистым, а для сталей бейнитного и мартенситного класса - сорбит, при этом твердость находится в пределах НВ 185-230.
При необходимости перекристаллизации структуры, полученной после прокатки (грубый перлит, строчечность, видманштетт), проводят или неполный отжиг при 750-770 °С с выдержкой 1 ч, охлаждение со скоростью 30-60 °С/ч до 600 °С, далее на воздухе, или изотермический отжиг с нагревом выше температуры точки Ас3, охлаждение до 660-680 °С, выдержка 4-6 ч, и далее на воздухе. Иногда для получения требуемых свойств проводят нормализацию с высоким отпуском или без него или улучшение (закалка + высокий отпуск). Эти операции термической обработки чаще всего выполняются в садочных камерных печах с выдвижным подом.
5
Рессорно-пружинные стали после горячей прокатки имеют феррито-перлитную структуру и твердость НВ 285-320, что превышает требования ГОСТ 14959-79 (НВ 229-285). Данные стали склонны к обезулероживанию и графитизации, поэтому не рекомендуется применять высокотемпературные нагревы.
Оптимальными режимами смягчающей термической обработки для этих сталей является высокий отпуск или неполный отжиг.
Температуры обработки выбираются в зависимости от марки стали и находятся в интервале 700-760 °С время выдержки при отпуске 4-5 ч,
при отжиге 1 ч.
Углеродистые инструментальные стали (У7-У13) после прокатки имеют структуру пластинчатого перлита различной степени дисперсности и повышенную твердость до НВ 340. Понижение
твердости и улучшение обрабатываемости достигается за счет получения зернистого перлита. Для этого данные стали подвергают
отжигу с нагревом ваше температуры точки Ас1 на 10-20°С с применением последующего регламентированного охлаждения со скоростью 20-50 °С/ч до 600 °С и затем на воздухе. Твердость проката после отжига с соблюдением оптимальных параметров
находится в интервале НВ 187-217. |
6 |
Одним из дефектов инструментальных сталей после прокатки является цементитная сетка по границам бывших аустенитных зерен. Причиной ее образования является высокая температура окончания прокатки (900-950 °С) с охлаждением на воздухе. Для устранения этого дефекта необходимо :
-Поддерживать температуру окончания прокатки в интервале 800-750 °С;
-Использовать ускоренное охлаждение водой или водо- воздушной смесью с температуры конца прокатки.
-Провести отжиг-нормализацию с нагревом выше точки Асm с последующим ускоренным охлаждением потоком воздуха от вентиляторов. Недостатками этого способа являются повышенный рост зерна и обезуглероживание.
7
Инструментальные легированные стали после охлаждения на воздухе с температуру конца прокатки имеют структуру мартенсита, троостита и сорбита. Такие структуры затрудняют или полностью исключают возможность механической обработки резанием. Это связано с высокой твердостью сталей после охлаждения НВ 255-653. Микроструктура сортового проката инструментальных легированных сталей согласно ГОСТ 5950-73 после отжига не должна иметь карбидной сетки, а твердость должна находиться НВ 197-260.
Основными легирующими элементами в этих сталях являются карбидообразующие: Cr, W, V, Mo. Отжиг этих сталей проводят при более высоких температурах, чем инструментальных углеродистых.
Напримерстали Р9, Р6М5 нагревают при отжиге до 860°С, скорость охлаждения до температур 650-700°С равна 25-30°С/ч. Кроме того, для быстрорежущих сталей рекомендуется использовать изотермический отжиг. После нагрева на 860°С проводят изотермическую выдержку при температуре 760-780°С для распада аустенита и коагуляции карбидов.
Применение различных видов отжига этих сталей обеспечивает в них получение структур зернистого перлита или сорбита с
обеспечением требуемого уровня свойств. |
8 |
Коррозионностойкие, жаростойкие, жаропрочные и теплоустойчивые стали, имеющие мартенситную, феррито-
мартенситную и перлитную структуру, подвергают отжигу.
Отжиг проводят при температуре Ас1+(40-60°С) с медленным охлаждением 25-40 °С /ч до температуры 650-700°С.
Стали аустенитного класса для снижения твердости подвергают высокотемпературной закалке с охлаждением в воде или на воздухе.
Стали ферритного класса проходят высокий отпуск с быстрым охлаждением с целью повышения пластичности и вязкости.
9
Технология термической обработки калиброванного проката
Маршрутная технология получения калиброванной стали:
•Приготовление расплава и литье слитков;
•Горячая прокатка прутков (подкат);
•Термообработка подката (ПТО);
•Правка подката и подготовка к волочению;
•Волочение (калибровка);
•Термическая обработка калиброванного проката (ОТО);
•Отделка и контроль качества.
Калиброванный прокат изготавливают из углеродистых и легированных сталей. Поставляют его в нагартованном (после волочения) или термически обработанном состоянии. Использование калиброванной стали в машиностроении позволяет снизить расход металла на 10-30%.
10